美光公司存儲業務部門(簡稱SBU)希望利用兩項創新性舉措顛覆整個服務器運行方式:內存內應用程序加速數據處理火箭與即時訪問、冷門數據閃存存儲庫。
我們在一份硅谷簡報當中了解到了美光公司的發展規劃,而這一切將從芯片層面起步、以NAND芯片開發為前導。
芯片技術
美光公司目前已經在代工體系當中生產NAND芯片,并將其納入到SSD及PCIe閃存卡等面向OEM及消費者受眾的產品當中。舉例來說,IBM公司就在其FlashSystem全閃存陣列當中使用了美光MLC閃存。
這兩項基礎性NAND技術正在不斷發展。芯片正由原本的平面16納米MLC閃存向采用4X到3X(即40到49納米及30到39納米)制程的3D TLC閃存轉型,旨在給TLC帶來更理想的訪問速度與使用壽命。而同樣關注容量水平的美光亦指出,50TB的SSD產品也將在未來具備可行性。
美光公司并沒有明確透露當前的制程尺寸,但我們認為其應該在30納米到49納米之間。此類芯片將作為內存內應用程序存儲記憶體的高容量組件,相當于將SAP HANA的設計思路引入到更多日常應用當中。
這些TLC 3D芯片將逐步演化為3D QLC芯片,主要負責支持主動歸檔應用程序,而在接下來的后NAND時代3D制程將進一步縮小至更低水平。也許屆時將出現3D HLC(即每單元6 bit)技術方案。
而從組件層面來看,美光公司利用這套堆棧打造出了SSD與PCIe閃存卡兩類產品。二者在演進過程中都采用標準NVMe接口,其在配合速度遠超SATA/SAS的直連接口后應該能夠使得外部PCIe存儲體系具備取代低速LAN連接的能力。
存儲業務部門美光公司新近成立的存儲業務部門(簡稱SBU)由Darren Thomas負責領導,其業務范疇將超越傳統意義上的芯片及標準(商業)SSD/PCIe組件銷售工作。
Darren Thomas,美光公司存儲業務部門負責人。當初效力于戴爾公司時蓄下的胡須如今已經被剃了個精光。
根據我們了解到的情況,目前存儲業務部門主要面向四大業務市場:
售后升級市場通過OEM方式實現的企業計算業務市場企業市場面向類似谷歌/Facebook等尖端范疇的超大規模與云服務供應商的數據中心市場存儲業務部門的首要任務是與客戶進行協作。美光FortisFlash產品采取的是非標準化外形設計,而且由IBM方面在接口層面對其進行了深入定制。
希捷與美光之間亦存在著多方面交易,而前者目前已經中止了與三星公司在閃存領域的戰略合作關系。希捷旗下的混合磁盤驅動器,也就是SSHD,即是將一小部分美光閃存添加到磁盤驅動器當中,旨在為高優先級數據帶來優于磁盤的訪問速度表現。
美光公司從希捷處為其SAS SSD產品購入了配套固件,而希捷則將來自美光的閃存方案納入到自家Xyratex陣列當中。希捷與美光之間建立起為期五年的滾動交易關系,其中包括大量美光NAND芯片組件的供應協議。
堆棧系統美光公司希望超越這一層面,Thomas亦指出“我們正在努力著眼于將美光帶入系統層面,從而俯瞰這一領域。”他的表述到底有何含義?
我們可以設想美光公司所處的價值堆棧范圍如下圖所示,從左側(芯片)到右側(應用程序軟件)貫穿了組件、模塊、硬件系統、基礎與系統軟件:
在這份圖表當中,Chips(芯片)柱狀圖形中的框體代表的是美光公司現有及即將推出的NAND芯片類型,被標記為“Future(未來)”。同樣的,在Components(組件)柱圖中,SAS與PCIe則都選擇了NVMe作為標準接口。
立足于以上圖表,我們作出了自己的假設。硬件系統柱圖當中包含服務器、存儲陣列、超融合型基礎設施設備(簡稱HCIA)以及嵌入式系統,具體涵蓋視頻監控套件、PC機、筆記本、平板設備以及智能手機等。
我們認為美光的目標是能將大量美光芯片及SSD/PCIe組件推向服務器、存儲陣列以及嵌入式服務器系統當中,并將速度極快、價格高昂的易失性DRAM與速度稍遜、成本低廉的持久性閃存結合起來,充當存儲級內存。
美光公司希望將這類系統引入兩大高增長市場領域:一方面是以低延遲為首要訴求的內存內應用程序,另一方面則是延遲敏感型“大數據與歸檔”應用程序。在以下圖表中可以看到,美光對于中央的藍色區域業務并不感興趣。
可能的途徑在我們看來,美光公司不太可能自行構建相關系統及品牌來實現上述目標,亦不會采取直接與主流服務器及歸檔陣列供應商合作的方式。
相反,美光很有可能同諸如銷售二級與三級服務器OEM方案的白盒服務器制造商攜手。此外,同來自中國的一級OEM廠商接洽同樣極具吸引力; 華為以及聯想就非常適合作為美光進軍中國市場的合作伙伴。
我們注意到,IBM與美光存儲業務部門一直保持著良好的合作關系,而IBM公司完全可以在其未來的FlashSystem產品當中使用3D TLC及存儲內存方案。
我們還見過一臺演示服務器。這臺位于所謂“petting zoo”當中的1U機架式設備配備一塊X86 CPU外加64 GB內存,運行有Linux系統并擁有12塊8 TB SSD。這臺總存儲容量為96 TB的服務器能夠提供約200萬IOPS并具備超過15 GB的每秒傳輸帶寬。當然,它登臺至今已經有一年多時間,因此相信新的SSD方案將能夠將其性能推上新的高峰。
在我們看來,美光公司希望服務器OEM廠商們能夠按其既定路線快速行動,而這臺petting zoo服務器設備則用于鼓勵各廠商達成協作,同時向訪問者們傳達美光的戰略意圖。
Supermicro公司已經在銷售偏重于存儲的服務器產品,因此將閃存元素添加進入只能算是一種輕度擴展。隨著虛擬SAN的普及,存儲已經開始融入服務器當中。我們可以預見,3D TLC SSD將被廣泛用于高容量直連存儲(簡稱DAS),而后者正是虛擬SAN類系統的最佳存儲選項。
如果閃存能夠像服務器DRAM那樣駐留在同樣的邏輯地址空間當中以作為存儲內存,那么基于閃存/DRAM的內存內計算機制將實現更為合理的使用成本,從而在SAP HANA DRAM實例之外迎來更為廣泛的用例支持范疇。
Thomas指出,存儲內存“代表著未來,而且能夠在智能手機中完美起效”。
軟件需求然而,要實現上述目標,系統軟件同樣必不可少。首先,系統軟件需要解決DRAM與NAND在訪問延遲方面的差異; 其次,如果可能,系統軟件需要避免對客戶及服務器系統等上層軟件作出變更,從而允許用戶繼續將應用程序運行在其選定的平臺之上。
Thomas表示,他的存儲業務部門在奧斯汀設有軟件技術中心,由Steve Moyer負責領導——他原先曾經效力于戴爾及Panasas公司。就職業劃分來講,他是一位固件/文件系統設計師。這座中心的工作人員主要由軟件工程師而非固件工程師構成,而且他們擁有基于主機的軟件操作系統層面的專業知識。更準確地講,該軟件技術中心將文件系統作為主要強調對象。
該團隊還能夠幫助美光方面對上層軟件進行優化,從而保證其擁有更為出色的閃存協作能力。
Thomas與其存儲業務部門的當前主要目標是將服務器轉化為面向閃存的內存內數據處理設備。而根據我們的推測,其隨后還將探索低延遲主動歸檔數據的處理機制。
對于高速數據處理方案來講,速度出色且容量可觀的3D TLC NAND應該是其最佳選項; 而低成本3D QLC則更適合需要具備高速訪問能力的歸檔閃存存儲庫。